第4章--MATLAB绘图优秀PPT.ppt
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1、第四章第四章 绘图绘图1、驾驭二维平面图形和三维立体图形绘制方法;2、会运用相应方法进行常用的数据可视化处理。4.1 4.1 二维图形二维图形 4.2 4.2 三维图形三维图形 4.3 4.3 三维图形的精细处理三维图形的精细处理 4.4 4.4 图像与动画图像与动画 4.5 4.5 低层绘图操作低层绘图操作 4.6 4.6作业作业 4.1 二维图形绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数1.plot函数函数:调用格式:调用格式:plot(x,y)plot(x,y)说明:说明:其中其中x x和和y y为长度相同的向量,分为长度相同的向量,分别用于存储别用于存储x x坐标和坐标和y y坐标数
2、据。坐标数据。例如:例如:x123,y=149%画一条经过画一条经过(11)、(24)、(39)三点的折线。三点的折线。例例4.14.1:绘制正弦、余弦以及多项式函数。:绘制正弦、余弦以及多项式函数。a=1:200*pi/100;s=sin(a);c=cos(a);t=1+a.*a;figue;plot(a/pi,s);figue;plot(a/pi,c);figure;plot(a/pi,t);留意留意figurefigure函数:打开一个新图形窗口。函数:打开一个新图形窗口。点运算是大小相等的矩阵或向量之间各元点运算是大小相等的矩阵或向量之间各元素一一对应的运算,是对应元素的干脆运素一一对
3、应的运算,是对应元素的干脆运算;比如算;比如C=A.*BC=A.*B表示表示A A和和B B矩阵相应元素之矩阵相应元素之间干脆进行乘法运算,将结果赐予间干脆进行乘法运算,将结果赐予C C矩阵;矩阵;还有点除法、点乘方;比如当还有点除法、点乘方;比如当X X是一个向是一个向量时,求其各元素的量时,求其各元素的5 5次方时,不能干脆写次方时,不能干脆写成成X5X5,必需写成,必需写成X.5;X.5;留意:点运算要求两矩阵或向量维数相同。留意:点运算要求两矩阵或向量维数相同。例例4.2:4.2:在在0X20X2 区间内,绘制曲线区间内,绘制曲线y=2ey=2e-0.5xsin(2x)-0.5xsin
4、(2x)。x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)说明:(1)当x,y是同维矩阵时,则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线,曲线条数等于矩阵的列数;(2)当x是向量,y是有一维与x同维的矩阵时,则绘制出多根不同色调的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数,x被作为这些曲线共同的横坐标。(3)plot函数最简洁的调用格式是只包含一个输入参数:plot(x),此时,以x元素的值为纵坐标,x的序号为横坐标绘制曲线。例例4.3 4.3 某工厂某工厂20072007年各月总产值年各月总产值(单位:单位:万元万元)分别为分别为2222、
5、6060、8888、9595、5656、2323、9 9、1010、1414、8181、5656、2323,试绘制折线图,试绘制折线图以显示出该厂总产值的变更状况。以显示出该厂总产值的变更状况。p=22,60,88,95,56,23,9,10,14,81,56,23;plot(p)2含多个输入参数的含多个输入参数的plot函数函数调用格式:调用格式:plot(x1,y1,x2,y2,plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn),xn,yn)3含选项的含选项的plot函数函数调用格式:调用格式:plot(x1,y1,plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,1,x2,y2,选项选项2,2,
6、xn,yn,xn,yn,选项选项n)n)色彩字符色彩字符所定颜色所定颜色线型字符线型字符线型格式线型格式标记符号标记符号数据点式数据点式y黄黄-实线实线.点点m紫紫:点线点线O圆圆c青青-.点化线点化线X叉号叉号r红红-虚线虚线+加号加号g绿绿*星号星号b蓝蓝V向下三角形向下三角形w白白向上三角形向上三角形k黑黑大于号大于号x1=0:pi/100:2*pi;x2=0:pi/100:3*pi;y1=exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);y2=1.5*exp(-0.1*x2).*sin(x2);plotyy(x1,y1,x2,y2);4.1.2 4.1.2 绘制图形的协助操作绘制图
7、形的协助操作1、绘图参数设置:、绘图参数设置:接受多种颜色或线形来区分不同的数据组接受多种颜色或线形来区分不同的数据组;特地供应此类参数选项;特地供应此类参数选项;每个坐标后加上相关字符串即可。每个坐标后加上相关字符串即可。例如:例如:plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:)%y1曲线接受红色实线并用曲线接受红色实线并用+号显示数据号显示数据点位置;点位置;%y2曲线接受黑色点线并用曲线接受黑色点线并用*号显示数据号显示数据点位置。点位置。2.图形标注图形标注1)grid on(off):1)grid on(off):给当前图形标记添加给当前图形标记添加(取消取消)网格;网格;2)tit
8、le:2)title:给图形添加标题名称;给图形添加标题名称;3)xlabel:x3)xlabel:x轴标记;轴标记;4)ylabel:y4)ylabel:y轴标记;轴标记;5)text:5)text:在图形随意位置增说明性文本信息;在图形随意位置增说明性文本信息;6)gtext:6)gtext:利用鼠标添加说明性文本信息;利用鼠标添加说明性文本信息;7)axis:7)axis:设置坐标轴的最小最大值;设置坐标轴的最小最大值;8)Legend:8)Legend:图例图例1,1,图例图例2,2,例例4.6 4.6 给图形添加图形标注。给图形添加图形标注。程序:程序:x=(0:pi/100:2*p
9、i);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x1,y3,rp);title(曲线及其包络线曲线及其包络线);%加图形标题加图形标题xlabel(independentvariableX);%加加X X轴说明轴说明ylabel(independentvariableY);%加加Y Y轴说明轴说明text(2.8,0.5,包络线包络线);%在指定位置在指定位置添加图形说明添加图形说明text(0.5,0.
10、5,曲线曲线y);text(1.4,0.1,离散数据点离散数据点);legend(包络线包络线,包络线包络线,曲线曲线y,离散数据离散数据点点)%加图例加图例3.坐标限制坐标限制1)调用格式:axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)2)用法:(2)axissquare:产生正方形坐标系产生正方形坐标系(缺省为缺省为矩形矩形);(3)axisauto:运用缺省设置运用缺省设置;(1)axisequal:纵纵/横坐标轴接受等长刻度横坐标轴接受等长刻度;(4)axisoff:取消坐标轴取消坐标轴;(5)axison:显示坐标轴显示坐标轴;(6)gridon/off:吩咐
11、限制是画还是不画网吩咐限制是画还是不画网格线,不带参数的格线,不带参数的grid吩咐在两种状态之吩咐在两种状态之间进行切换间进行切换;(7)boxon/off:吩咐限制是加还是不加边框吩咐限制是加还是不加边框线,不带参数的线,不带参数的box吩咐在两种状态之间吩咐在两种状态之间进行切换。进行切换。例例4.74.7用图形保持功能在同一坐标内绘制曲用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线线y=2ey=2e-0.5xsin(2x)-0.5xsin(2x)及其包络线及其包络线,并加网格线。并加网格线。x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*
12、x).*sin(2*pi*x);plot(x,y1,b:);axis(0,2*pi,-2,2);%设置坐标设置坐标holdon;%设置图形保持状态设置图形保持状态plot(x,y2,k);gridon;%加网格线加网格线boxoff;%不加坐标边框不加坐标边框holdoff;%关闭图形保持关闭图形保持4.图形窗口分割图形窗口分割1)函数:函数:subplot函数2)调用格式:调用格式:subplot(m,n,p)说明:说明:将该图形窗口分割为将该图形窗口分割为m行、行、n列,列,并且将本图形画入第并且将本图形画入第p个窗口里。个窗口里。例例4.8 4.8 在一个图形窗口中以子图形式同时在一个图
13、形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);%分为分为2行行2列,本图形列,本图形画入第画入第1窗口窗口plot(x,y);title(sin(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(2,2,2);%分为分为2行行2列,本图形列,本图形画入第画入第2窗口窗口plot(x,z);title(cos(x);axis(0,2*pi,1,1)
14、;subplot(2,2,3);%分为分为2行行2列,本图形画列,本图形画入第入第3窗口窗口plot(x,t);title(tangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);subplot(2,2,4);%分为分为2行行2列,本图形画列,本图形画入第入第4窗口窗口plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);对图形窗口敏捷分割。对图形窗口敏捷分割。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subpl
15、ot(2,2,1);%选择选择22个区中的个区中的1号区号区stairs(x,y);title(sin(x)-1);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(2,1,2);%选择选择21个区中的个区中的2号区号区stem(x,y);title(sin(x)-2);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,3);%选择选择44个区中的个区中的3号区号区plot(x,y);title(sin(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,4);%选择选择44个区中的个区中的4号区号区plot(x,z);title(cos(x);axis(0,2*pi
16、,-1,1);subplot(4,4,7);%选择选择44个区中的个区中的7号区号区plot(x,t);title(tangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);subplot(4,4,8);%选择选择44个区中的个区中的8号区号区plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);4.1.3 4.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数1.其他形式的线性直角坐标图其他形式的线性直角坐标图1)条形图:bar(x,y,选项)2)阶梯图:stairs(x,y,选项)3)火柴杆图:stem(x,y,选项)4)填充图:fill
17、(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,)例例4.9 4.9 分别以条形图、填充图、阶梯图分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线和杆图形式绘制曲线y=2ey=2e-0.5x-0.5x。x=0:0.35:7;y=2*exp(-0.5*x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,0,2);subplot(2,2,2);fill(x,y,r);title(fill(x,y,r);axis(0,7,0,2);subplot(2,2,3);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b);axis(0,7,0,
18、2);subplot(2,2,4);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,0,2);2极坐标图极坐标图1)函数:polar 2)调用格式:polar(theta,rho,选项)%theta为极坐标极角,rho为极坐标矢径,选项的内容与plot函数相像。例例4.10 4.10 绘制绘制=sin(2)cos(2)极坐标图。极坐标图。theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho,k);3对数坐标图形对数坐标图形2)半对数坐标曲线的函数:(1)semilogx(x1,y1,选项1
19、,x2,y2,选项2,):横坐标为对数坐标轴,纵坐标为线形坐标轴;(2)semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,):横坐标为线形坐标轴,纵坐标为对数坐标轴;1)对数坐标曲线函数:loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,):运用对数坐标系绘图;例例4.11绘制绘制y=10 x2的对数坐标图并与直角线的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。性坐标图进行比较。x=0:0.1:10;y=10*x.*x;subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);gridon;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(se
20、milogx(x,y);gridon;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title(semilogy(x,y);gridon;subplot(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);gridon;4.其他形式图形其他形式图形例例4.12绘制图形:绘制图形:(1)某次考试优秀、良好、中等、及格、某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别为:不及格的人数分别为:7,17,23,19,5,试,试用饼图作成果统计分析。用饼图作成果统计分析。(2)绘制复数的相量图:绘制复数的相量图:3+2i、4.5-i和和-1.5+5i。MATLAB供应的
21、绘图函数还有很多,例如,用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图、面积图等等。subplot(1,2,1);pie(7,17,23,19,5);title(饼图饼图);legend(优秀优秀,良好良好,中等中等,及格及格,不不及格及格);subplot(1,2,2);compass(3+2i,4.5-i,-1.5+5i);title(相量图相量图);(3)用函数用函数area绘制面积图,面积图在绘制面积图,面积图在plot的基础上填充的基础上填充x轴和曲线之间的面积,该轴和曲线之间的面积,该图用于查看某个数在该列全部数的总和中图用于查看某个数在该列全部数的总和中所占的比例。所占的比例。
22、x=-3:3X=?y=325;618;749;637;829;429;317Y=?area(x,y)4.2 三维图形绘制三维曲面图形的一般步骤:步骤1:构造自变量x、y步骤2:运用meshgrid生成“格点矩阵”步骤3:计算“格点”上的z值步骤4:绘图指令画图基本函数基本函数 1)plot3函数;2)调用格式为:plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,xn,yn,zn,选项n)t=0:pi/50:2*pi;x=8*cos(t);y=4*sqrt(2)*sin(t);z=-4*sqrt(2)*sin(t);plot3(x,y,z,p);holdontitle(Linein
23、3-DSpace);text(0,0,0,origin);xlabel(X),ylabel(Y),zlabel(Z);grid;例例4.13绘制空间曲线。绘制空间曲线。例例4.14绘制方程组绘制方程组的空间方程。的空间方程。x=0:pi/10:2*piy1=sin(x)y2=cos(x)plot3(y1,y2,x,m:p)gridonxlabel(DependentVariableY1)ylabel(DependentVariableY2)zlabel(IndependentVariableX)title(SineandCosineCurve)4.2.2 4.2.2 三维曲面三维曲面1平面网格
24、坐标矩阵的生成(1)利用矩阵运算生成利用矩阵运算生成x=a:dx:b;y=(c:dy:d);X=ones(size(y)*x;Y=y*ones(size(x);(2)利用利用meshgrid函数生成函数生成x=a:dx:b;y=c:dy:d;X,Y=meshgrid(x,y);%dx、dy为微小步长为微小步长%依据依据y的大小形成全的大小形成全部元素均为部元素均为1的矩阵的矩阵1)X,Y=meshgrid(x,y)%语句执行后,矩语句执行后,矩阵阵x的每一行都是向量的每一行都是向量x,行数等于向量,行数等于向量y的的元素的个数;矩阵元素的个数;矩阵y的每一列都是向量的每一列都是向量y,列数等于
25、向量列数等于向量x的元素的个数。的元素的个数。2)meshgrid函数可以将函数可以将x和和y指定的区域转指定的区域转换成矩阵换成矩阵x、y,这样在绘图时,可以先用,这样在绘图时,可以先用meshgrid函数产生在函数产生在xy平面上的二维网平面上的二维网格数据,再以一组格数据,再以一组z轴的数据对应到这个二轴的数据对应到这个二维网格,即可画出三维曲面。维网格,即可画出三维曲面。说明:例例4.15已知已知6x30,15yx=-7.5:0.5:7.5;y=x;%x=-7.5:0.5:7.5;y=x;%产生产生x x及及y y两个向量两个向量x,y=meshgrid(x,y);%meshgridx
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